SU1233119A1 - Устройство дл стабилизации температуры катода термоэмиссионного преобразовател - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области промышленной электроники и может быть использовано дл  стабилизации температуры катода термоэмиссионного преобразовател  (ТЭП) с электронагревом . Устройство содержит токовый измерительный шунт, установленный в цепи анода ТЭП, первьш и второй дифференциальные усилители, первый блок сравнени  с задатчиком температуры на его входе, второй блок сравнени  с задатчиком тока на его входе, регулируемую нагрузку ТЗП, включатель , источник посто нного напр жени , катод ТЭП, регул тор подводимой к катому мощности, источник питани  и нагреватель. В устройстве обеспечиваетс  посто нство протекающего через ТЭП тока, что позвол ет использовать .напр жение на электродах ТЭП в качестве сигнала обратной св зи по температуре катода, что повышает точность стабилизации температуры катода. 2 ил. а S

Description

11

Изобретение относитс  к ленной электронике и может быть ис- пользд ано дл  стабилизации температуры катода термоэмиссионного преобразовател  (ТЭП) с электронагревом, преимущественно в физике и технике преобразовани  тепловой энергии в электрическую„

Цель изобретени  - повышение.точности и надежности устройства.

Дл  работы термоэмиссионного датчика (т„е, ТЭП и контур регулировани  тока во внешней цепи) необходимо обеспечить посто нство протекающего тока 1 через преобразователь, а также посто нство давлени  паров цези , тогда изменение напр жени  на электродах ТЭП aV V, ± V(t) пропорционально изменению температуры катода (дл  тока меньше тока в точке излома вольт-амперной характеристики ) , Св зь имеет вид

2К, ;5:

где -Ig - ток через преобразователь

(в режиме стабилизации поддерживаетс  посто нным), Т - температура катода (вводитс  в задатчйк температуры), Т Т(т) - Т - отклонение температуры от заданной, А - посто нна  Ричардсона, К посто нна  Больцмана, е - зар д электрона,

&V М + VCt) - отклонение выходного напр жени  ТЭП от заданного V , определ емого по току 1 ,

SK - площадь катода, В приводимой формуле член в скобках близок к единице во всем интервале изменени  указанных параметров, поэтому можно записать более простое выражение дл  чувствительности термоэмиссионного датчика

дУ &Т

2К

Высока  чувствительность термоэмиссионного датчика к изменению температуры катода позвол ет, при прочих равньпх; услови х повысить точность стабилизации температуры катода больше чем на пор док, причем не требуетс  подвода в нагретую зону измерительных проводов, поскольку используютс  внешние цепи ТЭП.

3119

На фиг, 1 представлены рольт-ам- перные характеристки (в.а.х,,) ТЭП при трех различных температурах катода , при посто нных давлении цези ,

5 зазора, температуры анода; крива  А - при температуре стабилизации (Т) крива  Б - при температуре катора Т Tjj. - дТ, крива  В - при температуре катода Т Т, &Т, точка Д ха10 рактеризует независимость в з ходного напр жени  от работы выхода катода (область в.аоХ. лежаща  ниже ее) и точка Г соответствует выбранным параметрам стабилизации 1 и V , на

15 фиг. 2 - блок-схема устройства, где анод 1 ТЭП, токовый измерительный шунт 2, первый дифференциальньш усилитель 3, второй блок А сравнени  с задатчиком тока 1 по входе, регули20 руема  нагрузка 5 ТЭП, включатель 6, источник 7 посто нного- напр жени , катод 8 ТЭИ, второй дифференциальный усилитель 9, первьй блок 10 сравне- н:и  с задатчиком температуры на его

25 входе, регул тор 11 подводимой к катоду мощности, источник 12 питани , нагревател:ь 13.

Устройство работает следующим , образом.

При температуре стабилизации из- .мер етс  В,а.х. ТЗП и определ етс  рабоча  точка на в.а„х. 1 и V, . Эти значени  ввод тс  соответственно в блоки 4 и 10 сравнени  соответственно . Замыкаетс  цепь стабилизации тока включателем - 6, при этом загораетс  электрическа  дуга между катодом 8 и анодом 1 ТЭП и в цепи начинает течь ток. Сигнал напр жени  с токовог о шунта 2, пропорциональный величине протекающего тока, усиливаетс  усилителем 3 и поступает на один из входов блока сравнени , На другой вход блока сравнени  подаетс  сигнал напр жени  задатчика (пропор- ционал.ьный току 1 ), В результате на выходе ёлока 4 сравнени  - задатчика по вл етс  сигнал напр жени , равный разности входных сигналов, так называема  ошибка регулировани , Если ток во внешней цепи больше 1„, то сигнал на выходе блока сравнени  воздействует на регулируемую нагрузку 5 таким образом, что снижает ток 55 3 цепи, т „е, устран ет ошибку.. Аналогично , если ток во внешней цепи меньше заданного, то сопротивление нагрузки 5 уменьшаетс  под воздейст35

40

3 . 1 вием сигнала от блока 4 и ток в цепи возрастает до тех пор, пока сигнал ошибки не станет равным нулю.

Таким образом поддерживаетс  посто нным проход щий ток через преоб- разователь при изменени х температуры катода. В качестве сигнала обратной св зи по температуре катода используетс  напр жение на электродах ТЭП при посто нстве протекающего тока 1о через преобразователь. При этом сигнал напр жени  усиливаетс  дифференциальным усилителем 9, поступает на один из входов блока 10 сравнени . На другой вход сравнени  пода етс  напр жение V, , измеренное из исходной в;а.х. при температуре- стабилизации TO . Сигнал разности этих напр жений воздействует на регул тор 11 подводимой мощности к- катоду, та- КИМ образом, что ошибка, т.е. uV Vp ± V( b), равна нулю (отрицательна  .св зь по температуре катода),а если uV О, то и температура катода равна требуемой Т .

Посто нство протекающего тока через ТЭП позвол ет использовать напр жение на его электродах в качестве сигнала обратной св зи по температуре катода. Так при снижении темпе- рату ры катода, точк  Г на в.а.х. с координатами (1 , V, ) смео1аетс  влево по оси напр жений (точка Г на кривой Б, фиго 1). Это напр жение, усиленное вторым дифференциальным уси- лителем, сравниваетс  с напр жением задатчика температуры. Их разность образует такой сигнал управлени  ре .гул тору подводимой мощности к като-

ду, что возросла подводима  теплова  мощность. При этом температура катода (напр жение на электродах ТЭП) возрастает до тех пор, пока сигнал ошибки не станет равным нулю. Случай когда температура катода станет больше заданной, иллюстрирует крива  В (фиг. 1). При этом регул тор снижает подводимую мощность к катоду до тех пор, пока напр жение задатчика температуры не станет равным напр - жению на электродах ТЭП (коэффициент усилени  второго дифференциального усилител  равен единице).

Посто нна  времени регулировани  температуры катода определ етс  тепловой инерцией самого катода ТЭП и составл ет около 1 с.

4

5 5 0 5

Таким образом, дл  стабгшизации температуры катода, в процессе измерени  теплоты конденсации электронов плаЗмы на аноде ТЭП, используетс  напр жение на электродах самого ТЭП, которое и  вл етс  сигналом обратной св зи по температуре катода при условии посто нства протекающего тока через преобразователь. В процессе измерени  анод ТЭП нагреваетс  за счет теплоты конденсации электронов и его температура возрастает, при этом по скорости нарастани  его температуры можно определить теплоту конденсации электронов. Однако погрешность измерени  .теплоты конденсации электронов пропорциональна абсолютной погрешности стабилизации температуры катода. Так если дТ +3 С, то относительна  погрешность измерени  теплоты конденсации составит 8 +10%. Использование предлагаемого устройства позволит снизить относительную погрешность до 0,2-0,5% при прочих равных услови х.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  стабилизации температуры катода термоэмиссионного преобразовател , содержащее подключенный к выходу источника питани  через регул тор мощности нагреватель, первый блок сравнени j к первому входу которого подключен выход задатчика температуры, а к выходу - управл ющий вход регул тора мощности, отличающеес  тем, что, с целью повьштени  точности и надежности устройства, оно содержит последовательно соединенные и включенные между первыми выводами анода и катода термоэмиссионного преобразо- вател  токовый измерительный шунт, регулируемую нагрузку и источник посто нного напр жени , последовательно соединенные первый дифференциальный усилитель и второй блок сравнени , к второму-входу которого подключен выход задатчика тока, а также включенный между вторыми выво дами анода и катода второй дифференциальный усилитель, выход которого св зан с входом первого блока сравнени , причем вход первого дифференциального усилител  подключен к выходам токового измерительного шунта, а выход второго блока сравнени  соединен с входом регулируемой нагрузки.

   Редактор Н.Вобкова

   Фмз2

   Составитель АоПтенцова Техред В, Кадар

   Заказ 2769/49 Тиргш 836Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобрет ений и открытий 113035, Москва, , Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул Проектна , 4

   Корректор, А,Т ско